一种化学用固液反应装置及控制方法与流程

本发明属于化学反应装置技术领域，尤其涉及一种化学用固液反应装置及控制方法。

背景技术：

化学反应是指分子破裂成原子，原子重新排列组合生成新物质的过程，在反应中常伴有发光发热变色生成沉淀物等，判断一个反应是否为化学反应的依据是反应是否生成新的物质。实质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。在反应中常伴有发光、发热、变色、生成沉淀物等。判断一个反应是否为化学反应的依据是反应是否生成新的物质。根据化学键理论，又可根据一个变化过程中是否有旧键的断裂和新键的生成来判断其是否为化学反应。固体是物质的一种聚集状态。与液体和气体相比固体有比较固定的体积和形状、质地比较坚硬。固体的基态不仅是能量最低的状态，而且还是某种有序状态。液体是三大物质形态之一。它没有确定的形状，往往受容器的影响。但它的体积在压力及温度不变的环境下，是固定不变的。然而，现有化学用固液反应装置对产生气体浓度测量的精度不高；同时，不具有录像功能。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有化学用固液反应装置对产生气体浓度测量的精度不高；同时，不具有录像功能。

现有技术的化学用固液反应装置控制效果差。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种化学用固液反应装置。

本发明是这样实现的，一种化学用固液反应装置的控制方法，所述化学用固液反应装置的控制方法包括：

通过温度检测模块利用温度传感器检测固液反应时温度数据；通过重量检测模块利用重力传感器检测固体、液体重量数据；

通过气体浓度检测模块利用气敏元件检测化学反应生成气体浓度数据；获取气敏元件产生的电流信号，所述电流信号是由所述气敏元件吸附检测气体产生的；将所述电流信号转换为电压信号；以所述电压信号为常微分方程组的初始输入值，以预设的步长为迭代步长，通过迭代的方式拟合所述常微分方程组的解，所述常微分方程组由蔡氏电路方程转换得到；使用得到的所述常微分方程的解标定所述检测气体的浓度；

主控模块通过搅拌模块利用搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；通过加热模块利用加热丝对固液反应进行加热操作；同时主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数进行控制，在主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数控制中，主控模块集成的时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向主控模块集成的状态信号模块发送；状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；主控模块集成的时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述主控模块集成的程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向主控模块集成的读写控制模块和运算模块发送；所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；主控模块集成的中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期；

通过录像模块利用录像器对固液反应过程进行录像记录；统计目标时间段内拍摄模式的更新频次；根据所述更新频次所在的频次范围，确定目标录像参数；根据所述目标录像参数进行录像；不同频次范围对应的录像参数不同，所述拍摄模式包括拍摄场景和/或拍摄参数，所述录像参数包括录像帧率和/或录像分辨率；

通过显示模块利用显示器显示检测的温度、重量、反应录像视频数据。

进一步，通过气体浓度检测模块利用气敏元件检测化学反应生成气体浓度数据中，进一步包括：

在将所述电流信号转换为电压信号之前，对所述电流信号进行去噪声、滤波以及放大处理；

在以所述电压信号为常微分方程组的初始输入值，以预设的步长为迭代步长，通过迭代的方式拟合所述常微分方程组的解之前，将蔡氏电路方程中的电路参数变量进行无量纲化处理，得到微分方程组；

对所述微分方程组进行离散化处理，得到所述常微分方程组。

进一步，所述拍摄模式包括拍摄场景；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次之前，还包括：

采集所述目标时间段内的第i视频帧和第i-1视频帧；

根据所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的目标像素点的像素值，判断所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景是否更新；

若所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景更新，则更新所述目标时间段内拍摄模式的更新频次；

其中，i为大于1的正整数。

进一步，所述根据所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的目标像素点的像素值，判断所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景是否更新，包括：

计算所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的中目标像素点中各对应像素点之间的像素差值的绝对值，得到n个第一像素差值；

计算所述n个第一像素差值的平均值，得到第二像素差值；

若所述第二像素差值大于预设阈值，则确定所述第i视频帧的拍摄场景更新；

其中，n等于所述目标像素点的个数。

进一步，所述拍摄模式包括拍摄参数；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次之前，还包括：

采集所述目标时间段内的第i视频帧和第i-1视频帧；

获取所述第i视频帧的第一拍摄参数和所述第i-1视频帧的第二拍摄参数；

若所述第一拍摄参数与所述第二拍摄参数不同，则更新所述目标时间段内拍摄模式的更新频次；

其中，i为大于1的正整数。

进一步，所述拍摄模式包括拍摄场景和拍摄参数；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次，包括：

统计目标时间段内拍摄模式的第一更新频次；

统计所述目标时间段内拍摄参数的第二更新频次；

基于预设的与所述拍摄场景对应的第一权重，以及预设的与所述拍摄参数对应的第二权重，对所述第一更新频次和所述第二更新频次进行加权平均，得到所述目标时间段内拍摄模式的更新频次。

本发明的另一目的在于提供一种化学用固液反应装置的控制程序，其特征在于，所述化学用固液反应装置的控制程序实现所述的化学用固液反应装置的控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种终端，所述终端搭载实现所述化学用固液反应装置的控制方法的控制器。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的化学用固液反应装置的控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述化学用固液反应装置的控制方法的化学用固液反应装置，所述化学用固液反应装置包括：

温度检测模块，与主控模块连接，用于通过温度传感器检测固液反应时温度数据；

重量检测模块，与主控模块连接，用于通过重力传感器检测固体、液体重量数据；

气体浓度检测模块，与主控模块连接，用于通过气敏元件检测化学反应生成气体浓度数据；

主控模块，与温度检测模块、重量检测模块、气体浓度检测模块、搅拌模块、加热模块、录像模块、显示模块连接，用于通过通过单片机控制各个模块正常工作；

搅拌模块，与主控模块连接，用于通过搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；

加热模块，与主控模块连接，用于通过加热丝对固液反应进行加热操作；

录像模块，与主控模块连接，用于通过录像器对固液反应过程进行录像记录；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示检测的温度、重量、反应录像视频数据。

本发明的优点及积极效果为：

本发明通过气体浓度检测模块利用蔡式混沌电路来对气敏元件在吸附气体所产生的电流信号的进行处理，提高了气体浓度检测的精度；同时，通过录像模块统计目标时间段内拍摄模式的更新频次，并在根据所述更新频次所在的频次范围，确定目标录像参数后，根据所述目标录像参数进行录像，其中，不同频次范围对应的录像参数不同，从而提高了录像的灵活度，丰富反应装置的功能。

本发明主控模块通过搅拌模块利用搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；通过加热模块利用加热丝对固液反应进行加热操作；同时主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数进行控制，在主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数控制中，主控模块集成的时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向主控模块集成的状态信号模块发送；状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；主控模块集成的时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述主控模块集成的程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向主控模块集成的读写控制模块和运算模块发送；所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；主控模块集成的中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期；可实现化学用固液反应装置各项运行参数的智能准确控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的化学用固液反应装置结构图。

图中：1、温度检测模块；2、重量检测模块；3、气体浓度检测模块；4、主控模块；5、搅拌模块；6、加热模块；7、录像模块；8、显示模块。

图2是本发明实施例提供的化学用固液反应装置的控制方法流程图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明包括。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的化学用固液反应装置包括：温度检测模块1、重量检测模块2、气体浓度检测模块3、主控模块4、搅拌模块5、加热模块6、录像模块7、显示模块8。

温度检测模块1，与主控模块4连接，用于通过温度传感器检测固液反应时温度数据；

重量检测模块2，与主控模块4连接，用于通过重力传感器检测固体、液体重量数据；

气体浓度检测模块3，与主控模块4连接，用于通过气敏元件检测化学反应生成气体浓度数据；

主控模块4，与温度检测模块1、重量检测模块2、气体浓度检测模块3、搅拌模块5、加热模块6、录像模块7、显示模块8连接，用于通过通过单片机控制各个模块正常工作；

搅拌模块5，与主控模块4连接，用于通过搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；

加热模块6，与主控模块4连接，用于通过加热丝对固液反应进行加热操作；

录像模块7，与主控模块4连接，用于通过录像器对固液反应过程进行录像记录；

显示模块8，与主控模块4连接，用于通过显示器显示检测的温度、重量、反应录像视频数据；

本发明提供的气体浓度检测模块3检测方法包括：

（1）获取气敏元件产生的电流信号，所述电流信号是由所述气敏元件吸附检测气体产生的；

（2）将所述电流信号转换为电压信号；

（3）以所述电压信号为常微分方程组的初始输入值，以预设的步长为迭代步长，通过迭代的方式拟合所述常微分方程组的解，其中，所述常微分方程组由蔡氏电路方程转换得到；

（4）使用得到的所述常微分方程的解标定所述检测气体的浓度。

本发明提供的检测方法还包括：

在将所述电流信号转换为电压信号之前，对所述电流信号进行去噪声、滤波以及放大处理；

在以所述电压信号为常微分方程组的初始输入值，以预设的步长为迭代步长，通过迭代的方式拟合所述常微分方程组的解之前，将蔡氏电路方程中的电路参数变量进行无量纲化处理，得到微分方程组；

对所述微分方程组进行离散化处理，得到所述常微分方程组。

本发明提供的录像模块7录像方法包括：

1）统计目标时间段内拍摄模式的更新频次；

2）根据所述更新频次所在的频次范围，确定目标录像参数；

3）根据所述目标录像参数进行录像；

其中，不同频次范围对应的录像参数不同，所述拍摄模式包括拍摄场景和/或拍摄参数，所述录像参数包括录像帧率和/或录像分辨率。

本发明提供的拍摄模式包括拍摄场景；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次之前，还包括：

采集所述目标时间段内的第i视频帧和第i-1视频帧；

根据所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的目标像素点的像素值，判断所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景是否更新；

若所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景更新，则更新所述目标时间段内拍摄模式的更新频次；

其中，i为大于1的正整数。

本发明提供的根据所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的目标像素点的像素值，判断所述第i视频帧的拍摄场景相对于所述第i-1视频帧的拍摄场景是否更新，包括：

计算所述第i视频帧和所述第i-1视频帧的中目标像素点中各对应像素点之间的像素差值的绝对值，得到n个第一像素差值；

计算所述n个第一像素差值的平均值，得到第二像素差值；

若所述第二像素差值大于预设阈值，则确定所述第i视频帧的拍摄场景更新；

其中，n等于所述目标像素点的个数。

本发明提供的拍摄模式包括拍摄参数；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次之前，还包括：

采集所述目标时间段内的第i视频帧和第i-1视频帧；

获取所述第i视频帧的第一拍摄参数和所述第i-1视频帧的第二拍摄参数；

若所述第一拍摄参数与所述第二拍摄参数不同，则更新所述目标时间段内拍摄模式的更新频次；

其中，i为大于1的正整数。

本发明提供的拍摄模式包括拍摄场景和拍摄参数；所述统计目标时间段内拍摄模式的更新频次，包括：

统计目标时间段内拍摄模式的第一更新频次；

统计所述目标时间段内拍摄参数的第二更新频次；

基于预设的与所述拍摄场景对应的第一权重，以及预设的与所述拍摄参数对应的第二权重，对所述第一更新频次和所述第二更新频次进行加权平均，得到所述目标时间段内拍摄模式的更新频次。

图2所示，本发明实施例提供的化学用固液反应装置的控制方法包括：

s101，首先，通过温度检测模块1利用温度传感器检测固液反应时温度数据；通过重量检测模块2利用重力传感器检测固体、液体重量数据；通过气体浓度检测模块3利用气敏元件检测化学反应生成气体浓度数据。

s102，其次，主控模块4通过搅拌模块5利用搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；通过加热模块6利用加热丝对固液反应进行加热操作。

s103，然后，通过录像模块7利用录像器对固液反应过程进行录像记录。

s104，最后，通过显示模块8利用显示器显示检测的温度、重量、反应录像视频数据。

在本发明实施例中，主控模块通过搅拌模块利用搅拌器对固体液体接触时进行搅拌；通过加热模块利用加热丝对固液反应进行加热操作；同时主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数进行控制，在主控模块对搅拌模块、加热模块的运行参数控制中，主控模块集成的时序控制模块由程序控制器获取指令，根据所述指令产生指令执行周期，将所述指令执行周期向主控模块集成的状态信号模块发送；状态信号模块接收所述时序控制模块发送的指令执行周期，根据所述指令执行周期指示所述指令执行时所处的时钟周期，所述指令执行周期包括至少两个时钟周期；主控模块集成的时序控制模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的倒数第二个时钟周期向所述主控模块集成的程序存储器发送读取下一条指令的控制信号，以及在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期从所述程序控制器读取下一条指令；时序控制模块根据所述指令产生时序控制信号，将所述时序控制信号向主控模块集成的读写控制模块和运算模块发送；所述读写控制模块根据所述时序控制信号，从数据存储器读取数据或者向数据存储器写入数据；所述运算模块根据所述时序控制信号，对从数据存储器读取的数据进行处理；所述时序控制模块在所述下一条指令执行时所处的第一个时钟周期产生时序控制信号，将所述时序控制信号向所述读写控制模块和运算模块发送；主控模块集成的中断定时模块根据所述状态信号模块指示的所述指令执行时所处的时钟周期，在所述指令执行时所处的最后一个时钟周期进行中断仲裁，当具有所响应的中断时，在所述下一条指令执行时所处的倒数第二个时钟周期，控制所述时序控制模块暂停从所述程序控制器读取指令；所述时序控制模块在复位期间将所述指令执行周期设置为包括两个时钟周期。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。